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高速开关式数字阀控制原理

时间:2019-11-23 18:46:52  来源:  作者:  浏览量: 13
简介: 高速开关式数字阀控制原理 高速开关元件PWM(脉宽调制式)控制思想源于电动机的PWM控制,即通过改变占空比,使一个周期时间内输出的平均值与相应时刻采样得到的信号成比例,如果周期

高速开关式数字阀控制原理

高速开关元件PWM(脉宽调制式)控制思想源于电动机的PWM控制,即通过改变占空比,使一个周期时间内输出的平均值与相应时刻采样得到的信号成比例,如果周期是固定不变的,通过改变导通时间来改变占空比的控制方式。

信号的脉宽调制在流体动力系统中,通过控制开关阀的通断时间比,以获得在某一段时间内流量的平均值,进而实现对下一级执行机构的控制。脉宽调制信号是具有恒频率、不同开启时间t比率的信号,如图20所示,脉宽时间tp对采样周期T的比值tp/T为脉宽占空比,用它来表征采样周期的幅值。用脉宽信号对连续信号进行调制,可将图20 (a)中的连续信号调制成图20 (b)中的脉宽信号。此处调制的对象是流量,则每个采样周期的平均流量为q=qntp/T,与连续信号处的流量相对应,式中qn为调制对象的额定流量。

脉宽调制(PWM)型高速数字开关阀的控制系统框图如图21所示。由微型计算机产生脉宽调制的脉冲序列,经脉宽调制放大器放大后驱动数字阀,即高速开关阀控制流量或压力。由于作用于阀上的信号是一系列脉冲,所以高速开关阀也只有与之对应的快速切换“开”和“关”两种状态,而以开启时间的长短来控制流量。在闭环系统中,由传感器检测输出信号反馈到计算机中形成闭环控制。如果信号是确定的周期信号或其他给定信号,可预先编程存在计算机内,由计算机完成信号发生功能;如果信号是随机信号,则信号源经A/D转换后输入计算机内,由计算机完成脉宽调制后输出。在需要作两个方向运动的系统中,要用两个数字阀分别控制不同方向的运动。与增量式数字阀控制系统相同,该系统的性能与计算机、放大器、数字阀有关,三者相互关联,使用时必须有这些配套的装置。

脉宽调制(PWM)型高速数字开关阀控制系统框图

此种控制方式具有不堵塞、抗污染能力强及结构简单的优点。系统可以是开环控制,也可以进行闭环控制。开环控制不存在稳定性问题,控制比较简单。

闭环控制精度较高,但控制比较复杂,传感器及A/D转换器等价格比较昂贵。其应用范围受以下缺点的限制:①由于高速开关阀的PWM控制最终表现为一种机械信号的调制,噪声大,易于产生压力脉动和冲击,影响元件自身和系统的寿命及工作可靠性;②控制特性受机械调制频率不易提高的限制。

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